Een Chitosan Based, Laser Geactiveerde Thin Film Chirurgische lijm, 'SurgiLux': Voorbereiding en demonstratie

Samenvatting

De vervaardiging van een nieuwe, flexibele dunne film chirurgische kleefmiddel van FDA goedgekeurde ingrediënten, chitosan en indocyaninegroen beschreven. Binding van deze lijm collageenachtig weefsel via een eenvoudige activeringsproces met een laag vermogen infrarode laser wordt aangetoond.

Samenvatting

Hechtingen zijn een 4.000 jaar oude technologie die nog de 'gouden standaard' voor wondsluiting op grond van hun reparatie sterkte (~ 100 kPa). Echter, hechtingen als een infectiehaard voor infectie en in vele procedures zijn niet wondheling te bewerkstelligen of functionele weefselregeneratie verstoren. ^Een chirurgische lijmen, zoals die op basis van fibrine en cyanoacrylaten, zijn ontwikkeld als alternatief voor hechtingen voor de reparatie van dergelijke wonden. De huidige commerciële hechtmiddelen ook aanzienlijke nadelen, van virale en prion overdracht en een gebrek aan reparatie sterkte met fibrinelijmen te weefseltoxiciteit en een gebrek aan biocompatibiliteit van het cyanoacrylaat gebaseerde kleefstoffen. Bovendien beschikbaar chirurgische kleefmiddelen vaak gel gebaseerd zijn en zijn uitgebreid hardingstijden die hun toepassing beperken. ^Twee Ook het gebruik van UV lasers om verknoping mechanismen eiwit gebaseerde of albumine 'sol vergemakkelijkenders 'kan leiden tot DNA-schade, terwijl laser weefsel lassen (LTW) predisponeert thermische schade aan weefsels. ³ Ondanks hun nadelen, kleefstoffen en LTW hebben gevangen ongeveer 30% van de wondsluiting markt naar verluidt meer dan US $ 5 miljard per jaar, een significant bewijs van de noodzaak van hechtingen technologie. ⁴

In het streven hechtingen technologie hebben we gebruik chitosan als biomateriaal voor de ontwikkeling van een flexibele, dunne film, laser-geactiveerde chirurgische kleefmiddel zogenaamde "SurgiLux. Deze nieuwe bioadhesieve met een unieke combinatie van biomaterialen en optische die FDA goedgekeurd en succesvol gebruikt in verschillende biomedische toepassingen en producten. SurgiLux overwint de nadelen van hechtingen en huidige chirurgische lijm (zie tabel 1).

In deze presentatie rapporteren wij de relatief eenvoudige protocol voor de vervaardiging van SurgiLux en tonende laser activering en weefsel lassterkte. SurgiLux films zich aan collageenachtig weefsel zonder chemische modificatie zoals vernetten en door bestraling met een relatief laag vermogen (120 mW) infrarood laser in plaats van UV licht. Chitosan films hebben een natuurlijke maar zwak hechtende aantrekkingskracht collageen (~ 3 kPa), laser activering van de chitosan gebaseerde films SurgiLux benadrukt de kracht van deze hechting door polymeerketen interactie als gevolg van transiënte thermische uitzetting. ⁵ Zonder deze activering 'proces worden SurgiLux films gemakkelijk verwijderd. SurgiLux ^6-9 is getest zowel in vitro en in vivo een verscheidenheid van weefsels zoals zenuw, darm, dura mater en cornea. In alle gevallen aangetoond goede biocompatibiliteit en verwaarloosbare thermische schade als gevolg van bestraling. ^6-10

Protocol

1. Bereiding van SurgiLux Solution

1. Bereid een 2% (v / v) oplossing van azijnzuur met gedeïoniseerd water in een schoon glazen bekerglas met een laminaire stroming kap te voorkomen.
2. Weeg 0,02% (w / v) van de chromofoor, indocyaninegroen, ICG, in een steriele Eppendorf buis waarborgen de buis gewikkeld in zilverfolie eventuele lichtinval voorkomen.
3. Met een schone, wegwerp pipet ongeveer 1 ml van de verdunde azijnzuuroplossing de buis aan de kleurstof op te lossen, schud en verpakt in folie houden.
4. Breng het opgeloste ICG in het bekerglas en voeg 2% (w / v) van chitosan poeder vóór het toevoegen van een steriel magnetische roerder.
5. Bedek het bekerglas met Parafilm wikkel in zilverfolie, vóór het mengen van de inhoud bij ongeveer 125 rpm gedurende 72 uur bij kamertemperatuur in een laminaire stroming kap.
6. Breng de inhoud in schone centrifugebuis en centrifugeer bij 15.000 xg gedurende 15 min bij 4 ° C op een particula verwijderente stof.
7. Zorgvuldig de groene SurgiLux oplossing over in een schone glazen beker met betrekking Parafilm vervolgens in zilver wikkel, voor opslag in de koelkast gedurende 12 uur om de viscositeit van de oplossing te verhogen.

2. Gieten van SurgiLux Films

1. Gebruik een steriele injectiespuit, afzien 8 ml van de koude SurgiLux oplossing in een schone, petrischaal van 95 mm diameter, en Kantel de plaat om volledige dekking te verzekeren door de oplossing. Variëren van de verhouding van volume oplossing te gieten gebied maakt controle van de filmdikte, zie figuur 1.
2. Verwijder alle zichtbare luchtbellen in de oplossing met de punt van een steriele naald. Dek de schotel in zilverfolie en plaats in de koelkast om eventueel resterende microscopisch kleine belletjes te verwijderen.
3. Na 20 minuten verwijder voorzichtig de petrischaal uit de koelkast, in een laminaire stroming kap, dek af met zilverfolie en laat de oplossing te verdampen gedurende 3 weken.
4. Na complete verdamping, de score van de buitenste randen van de heldere groene SurgiLux film in de petrischaal en voorzichtig 'schil' van de film uit de buurt van de schotel oppervlak.
5. De SurgiLux film moet flexibel en gemakkelijk gemanipuleerd zonder scheuren of breken.
6. Sla de cirkelvormige SurgiLux films in de petrischaal verpakt in zilverfolie bij droge condities tot aan gebruik.

3. Laser Activering van SurgiLux lijmfilms

1. Om de laser activeringsproces te tonen zullen we gebruik maken van een stuk van runderen weefsel, zoals biefstuk gesneden tot een grootte van 15 mm breed en 20 mm lang. Prepareer het weefsel in een rechte lijn met een chirurgisch mes Number 10, tot 2 stukken van 15 produceren door 10 mm.
2. Onderlinge aanpassing van de twee stukken weefsel, zodat de randen elkaar raken maar niet overlappen, en met behulp van een wattenstaafje of gaasje voorzichtig absorberen het overtollige vocht.
3. Daarna, snijd een stukje van SurgiLux film 7 x 9 mm en zorgvuldig de film de lengte plaatst de overkant van de doorsneden pIECE van weefsel; zet vervolgens zachtjes druk met een droog wattenstaafje.
4. SurgiLux films worden geactiveerd met behulp van een infrarood-diode laser op een instelling van 120 mW. Aangezien dit is een klasse IIIB laser, dienen passende veiligheidsmaatregelen worden genomen, met inbegrip van het gebruik van geschikte veiligheidsbril voor alle personeelsleden.
5. Beginnend in de hoek, bestralen de SurgiLux met een infrarood laser ingesteld op 120 mW en een straal puntgrootte van 1 mm diameter. Langs de bundelvlek over de groene film met een snelheid van ongeveer 1 mm per seconde. Herhaal de bestraling proces nog twee keer.

4. Sterkte van de Reparatie

1. Zorgvuldig Bevestig de uiteinden van het weefsel in de klauwen van een trektesten instrument. We gebruikt een Instron Mini55 systeem met een 50 Newton load cell. De maximale belasting, treksterkte en breukrek zijn bepaald met Bluehill computer software (USA). Middelen van ten minste 10 monsters werden bepaald (n = 10).
2. Neem de 'slack'en scheiden weefselstukken met een snelheid van 1 mm per seconde, totdat de twee stukjes weefsel bijeengehouden door SurgiLux strip volledig gescheiden.

Resultaten

Centrifugeren tot een transparante groene oplossing die viscositeit toeneemt na opslag bij 4-6 ° C. Na staan ​​gedurende 3 weken de groene oplossing wordt omgezet in een transparante groene SurgiLux film 20 micrometer dik en, zoals in de video, gemakkelijk flexibel.

Bij bestraling met de laser, de SurgiLux film bindingen met het weefsel. Dit kan worden waargenomen aan de randen van de film waar het weefsel lijkt krimpen waardoor de laserstraal passeert de film (figuur 2). Ge...

Discussie

Chitosan kan worden verkregen in een verscheidenheid van molecuulgewichten en met verschillende graden van deacetylering (DDA). Variaties in chitosan zuiverheid kan leiden tot de aanwezigheid van deeltjes in de oplossing SurgiLux, centrifugeren wordt gebruikt om deze te elimineren en moet resulteren in een transparante groene oplossing. Echter, filtratie ook gebruikt worden als een extra of alternatieve fabricage stap. Zoals bij elke materiaalbewerking, variaties, zoals chitosan en DDA molecuulgewicht hebben voor de fys...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Naam van het reagens / apparatuur	Vennootschap	Catalogusnummer	Opmerkingen (optioneel)
Chitosan	Sigma-Aldrich	448877
Indocyaninegroen	Sigma-Aldrich	I2633	Ook bekend als Cardiogroen
Azijnzuur	Sigma-Aldrich	320099
Infrarood diode laser met fiber levering. (808 nm, 120 mW, Beam kern 200 pm)	CNI Lasers	Fc-808	Variabel systeem maximaal 5 W
Laser veiligheidsbril	CNI Lasers	LS-G
Treksterkte testapparatuur	Instron Pty Ltd	5542	50 N load cell